Properties of Hungarian oak(quercus conferta Kit.) wood from the Hilandar Monastery forest

(1)

Здравко Поповић Небојша Тодоровић

СвојСтва дрвета храСта Сладуна (Quercus

con-ferta

Kit.) из манаСтирСких шума хиландара

извод: Рад приказује резултате истраживања основних физичких и механичких својстава дрвета храста сладуна (Quercus conferta Kit.) који расте у манастирс ким шумама на метоху Каково манастира Хиландар у Грчкој. Извршена је де таљна анализа својстава дрвета која су неопходни доказ о квалитету дрвета и његовој употреби за дрвене грађевинске конструкције, ентеријере и дрвене по дове. Испитивана су основна физичка својства дрвета (влажност у тренутку оба рања стабла, густина и запреминска порозност) и основна механичка свој ства (чврстоћа на притисак, чврстоћа на савијање и модул еластичности при савијању). Резултати су приказани табеларно и графички са статистичким пара метрима и упоређени су са литературним подацима. Испитана је и корелацио на зависност између истраживаних својстава дрвета.

кључне речи: храст сладун, влажност дрвета, густина дрвета, чврстоћа на при тисак, чврстоћа на савијање

ProPerties of Hungarian oaK (Quercus conferta Kit.) wood from tHe Hilandar monastery forest

abstract: This paper presents the study results of the basic physical and strength properties of Hungarian oak (Quercus conferta Kit.) wood from the Kakovo Mon astery forests of Hilandar Monastery in Greece. Wood properties were analysed in detail, as an indispensable proof of wood quality and its use for joinery, interiors and wooden loors. The basic physical properties of wood (moisture content at the time of tree felling, density and volume porosity) and the basic strength properties (compressive strength, bending strength and module of elasticity) were researched. The results are presented in Tables and in Diagrams with statistical parameters and compared to the literature data. The correlation of the study properties of wood was also analysed.

Key words: Hungarian oak, wood moisture content, wood density, compressive strength, bending strength

BIBLID: 03534537, (2007), 95, p 145154

UDK: 812:582.632.2 Оригинални научни рад

(2)

1. увод

Храст сладун (Quercus conferta Kit.) је лишћарска, једричава, прстенасто –

порозна врста дрвета. Бељика уска и жућкасто беле боје, док је срчевина широка и жућкасто – смеђе боје. Сладун је средње тешко дрво, тешко се цепа, врло је трајно и врло јако се распуцава. Природна трајност је од 812 година, а горња апсолутна то плотна моћ 18.00022.000 kЈ·kg–1.

Као и остале врсте, из рода Quercus L., храст сладун је цењено техничко дрво

и има широку примену. Због својих естетских и механичких својстава и трајности користи се у облом стању или као резана грађа и фурнир. У облом стању користи се као рудничко дрво и за производњу железничких прагова. Резана грађа храста сладу на има широку примену у грађевинарству, за производњу намештаја и грађевинске столарије. Добро се резбари, користи се и за уметничко изражавање. Дрво храста сла дуна се нешто мање цени од дрвета храста лужњака, док се код осталих производа ова разлика, која је са становишта својстава занемарљива, углавном и не поставља.

Циљ овога рада је истраживање својстава дрвета храста сладуна који расте у манастирским шумама на метоху Каково светог манастира Хиландар у Грчкој. Испитивана су својства дрвета која су потребна за његову примену у грађевинарству, за ентеријере, дрвене подове и др. Резултати истраживања су утолико интересантни ји, јер је врло мало података о својствима ове врсте храста у Србији, с обзиром да је њено распростањење знатно уже него храста лужњака и китњака.

2. материјал и метод рада

Материјал за испитивање је узет из манастирске шуме на метоху Каково светог манастира Хиландар у Грчкој. То је бреговит предео који се спушта ка Тракијском заливу. Стране стрме и обрушавају се у вртаче и уске јаруге по чијем дну теку мањи потоци. Шумски путеви су усечени у стране, а делимично се пружају по хрбатима. Пе долошку основу чини црвена приморска земља у смеши са оштробридним каме њем, местимично стенама.

За испитивање су узета три стабла просечне старости, на пању, од 70 година. Из дебла су, на терену, изрезани котурови дебљине 2 cm и узорци дужине око 160 cm.

Узорци су изрезани из средњег дела дебла, док су котурови изрезани по висини де бла, на свака 2 m почев од пања. Из узорака су изрезане 222 епрувете димензија

20×20×320 mm и 20×20×40 mm. Епрувете и котурови су затим допремљени у Лабора

торију за својства дрвета Шумарског факултета у Београду, где су обављена сва по требна испитивања.

(3)

стандардној методологији. За испитивање влажности, у тренутку обарања стабла, коришћена је гравиметријска метода, мерењем масе котурова. Чврстоћа на савијање и модул ела стичности су мерени на епруветама димензија 20×20×320 mm, на машини

ТИРА ТЕСТ 2300, док је чврстоћа на притисак паралелно са влаканцима одређивана на еп руветама димензија 20×20×40 mm, на машини типа АМСЛЕР. влажност еп

рувета, у моменту испитивања механичких својстава, је одређена гравиметријском ме тодом. Математичким путем, извршена је и корекција испитиваних механичких свој става на стандардну влажност од 12%. Такође, извршено је и истраживање коре лационих зависности између испитиваних својстава дрвета.

3. резултати иСтраживања и њихова анализа

3.1. основна физичка својства

3.1.1. влажност у тренутку обарања стабла

Садржај воде у физиолошки живом стаблу варира и зависи од: станишних ус лова, врсте и дела дрвета, годишњег доба, надморске висине, доба дана и слично. Дру гим речима на садржај влаге у дрвету утиче више фактора, па се о њима мора во ди ти рачуна приликом експерименталних истраживања. Сa друге стране, садржај

Графикон 1. Промена влажности са висином стабла за храст сладун diagram 1. Change of moisture content with Hungarian oak tree height

ȼɥɚɠɧɨ

ɫɬ>@

+XPLGLW\>@

(4)

воде у дрвету је и показатељ здравственог стања биљке и физиолошке активности по је ди них њених делова.

Просечна влажност, у тренутку обарања испитиваних стабала, износила је 61,6% (50,170,9), са коефицијентом варијације од 12,3%. Промена влажности са висином стабла приказана је на графикону 1. влажност има скоковит распоред дуж дебла. Расте од пања до 3 m висине, а затим нагло опада на 4,3 m, када опет расте до

4,8 m, и на крају опада до прве зелене гране односно до 7,2 m.

Од других доступних података ова вредност влажности је мања, што може бити последица различитих услова станишта и времена сече (стабла су оборена кра јем јуна).

3.1.2. Густина и запреминска порозност дрвета

Густина храста сладуна у апсолутно сувом стању влажности, са основним статистичким показатељима је приказана у табели 1.

табела 1. Густина храста сладуна у апсолутно сувом стању влажности table 1. Density of Hungarian oak wood in oven dry state

Статистички показатељи

statistical parameters Стабло itree i Стабло iitree ii Стабло iiitree iii укупноtotal

Број узорака 65 76 81 222

Средња вредност [g·cm–3] 0,772 0,847 0,815 0,813

Стандардна девијација [g·cm–3] 0,05 0,06 0,06 0,06

Коефицијент варијације [%] 6,42 6,75 6,84 7,60 Стандардна грешка ар. средине [g·cm–3] 0,006 0,007 0,006 0,004

Минимум [g·cm–3] 0,644 0,689 0,664 0,644

Максимум [g·cm–3] 0,875 0,949 0,919 0,949

На основу анализе дрвета, три стабла храста сладуна, на узорку од 222 епру вете констатовано је да је просечна густина, у апсолутно сувом стању влажности, 0,813 (0,6440,949) g·cm–3. Ова вредност је већа од оне коју, за храст сладун, наводе

Карахас ановић (1988), од 0,700 g·cm–3 и Угреновић (1950) од 0,703 g·cm–3. Кое

фицијент варијације износи 7,60% и мањи је од уобичајне вредности за густину дрве та од 10%. Овако велика вредност, густине испитиваног храста сладуна, упућује на врло тврдо и чврсто дрво, као да је ова вредност значајно већа од просечне вредности за густину врста из рода храстова од 0,650 g·cm–3. Ради поређења, густина храста

сладуна са овог подручја већа је од просечних вредности густина које налазимо у литератури за теже домаће врсте дрвета и то: од граба за 3%, од багрема за 9%, од букве за 18% и од јасена за око 25%.

(5)

истраживања. Према Kollmanу и Côtéу (1984), код храстовине са порастом ши рине прстена прираста расте учешће зоне касног дрвета, а самим тим и густина, али и отпори обради дрвета, с једне стране, а смањује се порозност дрвета с друге стра не. У нашим истраживањима, просечна вредност ширине прстена прираста, на 0,3 m, износила je 2,51 mm.

Добијене вредности за запреминску порозност дрвета храста сладуна, са ос новним статистичким параметрима, су приказане у табели 2.

табела 2. Запреминска порозност храста сладуна table 2. Hungarian oak volume porosity

Средња вредност [%] 48,51 43,56 45,70 45,79

Стандардна девијација [%] 3,31 3,81 3,71 3,63 Коефицијент варијације [%] 6,82 8,74 8,12 7,93 Стандардна грешка ар. средине [%] 0,41 0,44 0,41 0,24

Минимум [%] 41,68 36,75 38,72 36,75

Максимум [%] 57,06 54,04 55,73 57,06

Просечна запреминска порозност дрвета из анализираних стабала храста сла дуна износи 45,79% (36,7557,06). Ова вредност је значајно мања од вредности за храст лужњак и китњак која просечно износи око 57%.

3.2. основна механичка својства

Храст сладун је крупно прстенасто порозна врста дрвета и његова механичка својства су у високој корелацији са ширином прстена прираста и густином дрвета, односно зависе од станишних и састојинских услова. С обзиром да су и ове вредности доста варијабилне то су и механичка својства ове врсте варијабилна.

3.2.1. Чврстоћа на притисак паралелно са влаканцима

Просечна вредност чврстоће на притисак, паралелно са влаканцима, при стан дардној влажности од 12% са основним статистичким показатељима је приказана у табели 3.

Према табели 3, чврстоћа на притисак паралелно са влаканцима просечно из носи 67,60 (49,8788,90) n·mm–2. Ова вредност је већа од вредности коју наводе Уг

ре новић (1950) и Карахас ановић (1988) од 45,9 n·mm–2, а исто тако и од вре д

ности чврстоће на притисак осталих врста дрвета из рода Quercus храстови, а која

(6)

разлога увећане вредности чврстоће на притисак, јесте забележена већа вредност гу стине дрвета.

табела 3. Чврстоћа на притисак храста сладуна table 3. Hungarian oak compressive strength

Средња вредност [n·mm–2] 66,10 73,49 63,89 67,60

Стандардна девијација [n·mm–2] 5,88 7,85 5,80 7,71

Коефицијент варијације [%] 8,89 10,68 9,08 11,40 Стандардна грешка ар. средине [n·mm–2] 0,75 1,00 0,67 0,55

Минимум [n·mm–2] 51,16 51,98 49,87 49,87

Максимум [n·mm–2] 78,55 88,90 77,93 88,90

3.2.2. Чврстоћа на савијање и модул еластичности при савијању

У табелама 4 и 5 су приказене су просечне вредности чврстоће на савијање и модула еластичности при статичком савијању, код стандардне влажности од 12%.

табела 4. Чврстоћа на савијање храста сладуна table 4. Hungarian oak bending strength

Минимум [n·mm–2] 93,93 93,64 94,37 94,37

Максимум [n·mm–2] 159,18 162,80 170,64 170,64

Чврстоћа на савијање просечно износи 135,30 (94,37–170,64) n·mm–2, а мо

дул еластичности 9379,90 (7.154,7712.690,82) n·mm–2. Чврстоћа на савијање је

већа од вредности чврстоће на савијање храста лужњака, који према Шошкићу и Поповићу (2002) износи просечно 88 MPa и од храста китњака, чија чврстоћа

на савијање износи према Шошкићу и сарадницима (2005) око 110 MPa. Извесна

(7)

еластичности 13,0% што нам говори да је варијабилност ова два својства у границама литературних података. вредности модула еластичности неуобичајно су ниске што треба да буде предмет даљих истраживања.

табела 5. Модул еластичности при савијању храста сладуна table 5. Hungarian oak module of elasticity

Минимум [n·mm–2] 6152,72 7154,77 7166,10 7154,77

Максимум [n·mm–2] 12690,82 12492,61 11751,82 12690,82

Између испитиваних својстава, код храста сладуна, уочене су јаке корелацио не зависности линеарног облика y=а·x+b. У табели 6 су дате једначине зависности

са коефицијентима корелације, док су на приложеним графиконима 2 и 3 приказане дате зависности.

Графикон 2. Утицај густине дрвета храста сладуна на чврстоћу на савијање и на притисак diagram 2. Effect of Hungarian oak wood density on bending strength and compressive strength

ɑɜ

ɪɫ

ɬɨ

ʄɚ

ɧ

ɚ

ɫɚ

ɜɢ

ʁɚ

ʃ

ɟɢ

ɧ

ɚ

ɩɪ

ɢɬ

ɢɫ

ɚɤ

%HQGLQJVWUHQJWKDQGFRPSUHVVLYHVWUHQJWK

1āPP±

Ƚɭɫɬɢɧɚɞɪɜɟɬɚ :RRGGHQVLW\

ɑɜɪɫɬɨʄɚɧɚɫɚɜɢʁɚʃɟ

%HQGLQJVWUHQJWK ɑɜɪɫɬɨʄɚɧɚɩɪɢɬɢɫɚɤ&RPSUHVVLYHVWUHQJWK

JāFP±

(8)

табела 6. Корелационе зависности између анализираних својстава table 6. Correlation of analysed properties

зависност између

Correlation једначинаequation r Густине и чврстоће на савијање y=140,58·x+24,04 0,64 Густине и чврстоће на притисак y=71,47·x+9,87 0,60 Модула еластичности и чврстоће на савијање y=0,008·x+63,59 0,71

Табела 6 показује да густина дрвета утиче позитивно на савојну и притисну чврстоћу и та зависност је линеарног облика. Коефицијенти корелације показују да се ради о јакој корелационој зависности између испитиваних својстава. Ови резултати потврђују ранија истраживања да густина, као најважније физичко својство дрвета, утиче позитивно на његова механичка својства.

4. закљуЧци

На основу извршених истраживања основних физичких и механичких свој става дрвета храста сладуна из манастирских шума, на метоху Каково, светог манас тира Хиландар, као и на основу датих података могу се извести следећи закључци: Графикон 3. Зависност између модула еластичности и чврстоће на савијање

diagram 3. Correlation of module of elasticity and bending strength Ɇɨɞɭɥɟɥɚɫɬɢɱɧɨɫɬɢ

0RGXOHRIHODVWLFLW\

ɑɜɪ

ɫɬ

ɨʄ

ɚ

ɧɚ

ɫ

ɚɜɢʁ

ɚʃ

ɟ

%HQGLQJVWUHQJWK

1āPP±

(9)

1. просечна влажност, у тренутку обарања стабала, је износила 61,6% (50,1 70,9), са коефицијентом варијације од 12,3%;

2. просечна густина, у апсолутно сувом стању влажности износи 0,813 (0,644 0,949) g·cm–3. Ова вредност је већа за дрво сладуна од оне коју наводе Кара

хас ановић (1988), од 0,700 g·cm–3 и Угреновић (1950) од 0,703 g·cm–3.

Добијена вредност густине храста сладуна је такође значајно већа и од про сечних вредности густине храста лужњака и китњака са подручја Србије, а која просечно износи 0,650 g·cm–3;

3. просечна запреминска порозност дрвета из анализираних стабала храста сла дуна је 54,21% (42,9463,25) и мања је од вредности порозности за храст лу жњак и китњак, а која просечно износи око 57%;

4. чврстоћа на притисак паралелно са влаканцима, при стандардној влажности, про сечно износи 67,60 (49,8788,90) n·mm–2. Ова вредност је већа од вре

дности коју наводе Угреновић (1950) и Карахас ановић (1988), од 45,9 n·mm–2, а исто тако и од вредности чврстоће на притисак осталих врста

дрвета из рода Quercus храстови, а која према Шошкићу и Поповићу

(2002) просечно износи 61 n·mm–2;

5. чврстоћа на савијање, при стандардној влажности, просечно износи 135,30 (94,37 – 170,64) n·mm–2, а модул еластичности 9.379,90 (7.154,77

12.690,82) n·mm–2. Чврстоћа на савијање је већа од вредности чврстоће на

савијање храста лужњака, који према Шошкићу и Поповићу (2002) из носи просечно 88 MPa и од храста китњака, чија чврстоћа на савијање из

носи, према Шошкићу и сарадницима (2005) око 110 MPa. Коефицијент

ва ријације за чврстоћу на савијање просечно износи 12,30%, а модула ела стичности 13,0%, што нам говори да је варијабилност ова два својства у гра ницама литературних података. Модул еластичности има нешто нижу вре дност од уобичајне што треба да буде предмет даљих истраживања; 6. густина утиче позитивно на чврстоћу на савијање и чврстоћу на притисак

и та зависност је линеарног облика y=а·x+b са коефицијентом корелације,

респективно, 0,64 и 0,60;

7. зависност између модула еластичности и чврстоће на притисак је линеaрног облика y=а·x+b, са коефицијентом корелације од 0,71;

8. генералан закључак је да су добијене вредности испитиваних својстава храста сладуна (Quercus conferta Kit.), из манастирских шума Хиландара,

веће од литературних вредности за остале врсте из рода Querscus храстови

које расту у Србији.

литература

Карахас ановић А. (1988): Наука о дрвету, Сарајево

(10)

Тодоровић Н. (2006): Аксијално утезање дрвета букве (Fagus moesiaca C.), храста китњака (Quercus sessililora S.) и смрче (Picea excelsa L.), магистарски рад у рукопису, Универзитет у Београду Шумарски факултет, Београд

Угреновић А. (1950): Технологија дрвета, Загреб.

Шошкић Б. (2006): Својства и употреба храстовог дрвета Србије, Шумарство 3, УШИТС, Београд (109123)

Шошкић Б., Поповић З. (2002): Својства дрвета, Универзитет у Београду Шумарски фа култет, Београд

Шошкић Б., Поповић З., Тодоровић Н. (2005): Својства и могућност употребе дрвета храста китњака (Q. sessililora S.), Шумарство 3, УШИТС, Београд (8596)

Zdravko Popović Nebojša Todorović

ProPerties of Hungarian oaK (Quercus conferta Kit.) wood from tHe Hilandar monastery forest

summary

This paper presents the study results of the basic physical and strength properties of Hungar ian oak (Quercus conferta Kit.) wood from the Kakovo Monastery forests of Hilandar Monastery in Greece. Wood properties were analysed, as a necessary proof of wood quality and its use for joinery, interiors and wooden loors. The basic physical properties of wood (moisture content at the time of tree felling, density and volume porosity) and the basic strength properties (compressive strength, bending strength and module of elasticity) were researched. The study material was taken from the Kakovo Monastery forest of the Monastery Hilandar in Greece. The specimens 20×20×320 mm and 20×20×40 mm were cut form three trees. The necessary research was performed in the Wood Prop erties Laboratory at the Faculty of Forestry in Belgrade.

Based on the research we made the following conclusions: Average moisture content at the time of tree felling was 61.6% (50.170.9), with the coeficient of variation 12.3%. Average density, in oven dry state, was 0.813 (0.640.95) g·cm–3. This value for Hungarian oak wood is higher than that reported by Karahasanović (1988) 0.700 g·cm–3 and Ugrenović (1950) 0.703 g·cm–3. The density of H. oak wood was signiicantly higher than the average value of density of common oak and sessile oak from Serbia, which is on average 0.65 g·cm–3. Average volume porosity of the analysed H. oak trees was 54.21% (42.9463.25). Compressive strength parallel to the grain, at stan dard moisture content, was averagely 67.60 (49.8788.90) n·mm–2. This value is higher than the value reported by Ugrenović (1950) and Karahasanović (1988) 45.9 n·mm–2, and also high er than the compressive strength of other oak species which, according to Šoškić and Popović (2002), amounts to average 61 n·mm–2. Bending strength, at standard moisture content, was average ly 135.30 (94.37170.64) n·mm–2, and module of elasticity 9,379.90 (7,154.7712,690.82) n·mm–2. Bending strength is higher than the bending strength value of common oak, which is, according to Šoškić and Popović (2002), averagely 88 MPa and higher than sessile oak bending strength, which is after Šoškić et al. (2005) about 110 MPa. Module of elasticity has a somewhat lower value than usual, which should be the subject of further research.